SCADA
.pdf
Рис.2.3.13. Архитектура с двумя View - узлами и сервером ввода/вывода.
Два View - узла исполняют идентичные копии одного и того же приложения и ссылаются на один и тот же источник ввода/вывода (I/O сервер). Поэтому при определении канала доступа к информации ввода/вывода необходимо использовать четырехуровневый адрес (Node - узел, Application -приложение, Topic - объект, Item - элемент). Заполненный диалог при определении имени доступа для такой конфигурации представлен на рис. 2.3.14.
Рис.2.3.14. Диалог определения нового канала доступа (глобальный адрес).
При выборе имени доступа действует то же правило, что и при локальной адресации: рекомендуется, чтобы это имя совпадало с именем группы данных или топика (Topic Name). Но поле Node Name (имя узла) необходимо заполнить. В качестве этого имени при глобальной адресации выбирают имя узла, на котором установлен сервер ввода/вывода, являющийся источником данных для нескольких приложений.
Для каждой переменной ввода/вывода задается атрибут Access Name. С одним именем доступа, как правило, связано большое количество переменных. Распределение переменных по группам (топикам) - произвольное. Но для оптимизации функционирования серверов рекомендуется в одну группу относить переменные с одинаковой частотой обновления. В противном случае частота, задаваемая при конфигурировании топика в сервере, должна соответствовать минимальному временному кванту. Желательно на этапе конфигурирования сервера определить группы (топики) для каждого частотного диапазона и в соответствии с этими группами создать имена доступа (Access Name) в InTouch (лучше даже, чтобы имена групп совпадали с именами доступа). А далее каждую описываемую в InTouch-приложении переменную типа I/O связывать с подходящим именем доступа для обеспечения рационального пакетирования данных.
2.4.Коммуникационные возможности в Citect
2.4.1.Коммуникационные протоколы
Для обмена данными с контроллерами в Citect могут использоваться следующие способы: встраиваемые драйверы, DDE - обмен, OPC - протоколы.
∙Первый путь предполагает создание динамических библиотек, выполняющих функцию драйверов. Citect поставляется с более чем 120 драйверами ввода/вывода. Все эти драйверы 32 - разрядные и обеспечивают подключение более 300 типов ПЛК, RTU, микроконтроллеров, Loop - контроллеров и т. д. Среди них контроллеры фирм
ABB (AC 110, AC 160, AC 410, AC 450, Commander 100, 150, 200, 300), Advantech (Adam 4000, Adam 5000), Allen Bradley (PLC-5, PLC-5/250, PLC-2, PLC-3, SLC 500), Bristol Babcock (33хх RTUs), Control Microsystems (TeleSAFE), Fuji, Foxboro (760 Series), GE Fanuc (Series 90, Series 9070, Series 9030, Series 6), Hewlett Packard (HP 3852A), Hitachi (H20, H200, H250, H700), Honeywell (620 Series, TDC2000, UDC3000), Koyo (405 Series), Mitsubishi (Melsec A, AnA, FX), Modicon (Series 484, Series 584, Series 884, Series 984), Motorola (Moscad RTU), Omron, Samsung (Fara PLC), Siemens (Simatic - модели S5, S7, TI), Toshiba (EX 100, EX 250, EX 500, EX 2000, Tosdic-200, DPCS, PCS, OIS, SIS), Yokogawa (4082 Hybrid Recorder, 3880 Hybrid Recorder, Micro XL, Centum XL) и многих других фирм. Если нужного драйвера в системе Citect не окажется, можно воспользоваться пакетом разработки драйверов Driver Development Kit (DDK).
∙Связь через DDE - сервер использует стандартный коммуникационный протокол Windows. Citect поддерживает связь с любым DDE - сервером.
∙Система Citect может функционировать в качестве и OPC - сервера и OPC - клиента.
2.4.2. Установка связей с устройствами ввода/вывода
Система Citect имеет в своем составе специальную утилиту - Express Communications Wizard (система установки связи) - средство быстрого и простого конфигурирования устройств. Эта программа использует полученную на каждом шаге процесса установки информацию и снабжает разработчика установками по умолчанию, оставляя в тоже время варианты выбора параметров ввода/вывода. Каждый диалог программы содержит четыре кнопки управления процессом установки связи:
∙Next - продолжение установки;
∙Back - возврат на предыдущий шаг;
∙Cancel - отмена установки;
∙Help - справочная информация.
Щелчок по кнопке Finish последнего диалога завершает установку связи. Доступ к системе установки связи осуществляется в Citect Explorer из папки Communications соответствующего проекта (рис. 2.4.2).
Рис. 2.4.2. Доступ к мастеру коммуникаций из Citect Explorer.
Двойной щелчок по иконке Express I/O Device Setup запускает процесс установки и конфигурирования устройств ввода/вывода.
В этом диалоге предлагается определить Citect -компьютер как сервер ввода/вывода и присвоить ему уникальное имя.
Последовательное нажатие клавиши Next (далее) открывает перед разработчиком новые диалоги, предлагая ввести необходимую информацию по установке связи между Citect и устройством ввода/вывода.
Citect предоставляет возможность пользователю разрабатывать и отлаживать проект без необходимости физического подключения к реальному устройству ввода/вывода. Просто при конфигурировании устройства ввода/вывода его можно определить как внутреннее (Memory I/O Device) или как диск (Disk I/O Device).
Теперь Citect будет работать так, как будто взаимодействует с реальным контроллером. При выборе Disk I/O Device данные сохраняются в виде файла на жестком диске. При перезапуске Citect данные остаются доступными. Disk I/O Device может использоваться и
другими компьютерами через ЛВС (LAN). Данные, записанные в Memory I/O Device, теряются при перезапуске системы.
В этом диалоге производится выбор марки контроллера, интерфейсной платы и протокола обмена информацией. Для обмена по OPC-протоколу именно в этом диалоге выбирается протокол OPC, чтобы наделить Citect-приложение функциями OPC-клиента.
Одним из основных элементов при обмене данными между компьютером и устройством является адрес устройства. Эту информацию можно найти в документации на используемый сервер ввода-вывода.
В результате работы Express Communications Wizard будет заполнено несколько диалогов, полностью характеризующих установленную связь между Citectкомпьютером и устройством ввода/вывода. Находясь в Citect Explorer (см. рис. 2.4.2), можно дважды щелкнуть по соответствующей каждому диалогу иконке и отредактировать параметры связи.
Диалоги, автоматически заполненные в процессе работы Express Communications Wizard при установке связи между Citect - компьютером и контроллером Mitsubishi MelsecFX Series PLC, подсоединенным к последовательному порту Com1, показаны на рис. 2.4.3.
∙В диалоге Server (сервер) для определения сервера задают его имя в поле Server Name. При наличии двух серверов (дублирование) каждый сервер должен иметь свое имя.
∙Диалог Boards (интерфейсная плата) включает следующие поля:
o имя сервера (Server Name);
o имя интерфейсной платы (Boards Name); o тип интерфейсной платы (Boards Type); o адрес интерфейсной платы (Address);
o адрес порта в интерфейсной плате (I/O port).
Рис. 2.4.3. Диалоги конфигурирования параметров связи.
∙ Диалог Ports (порт) включает следующие поля: o имя порта (Port Name);
o номер порта (Port Number);
o имя интерфейсной платы (Boards Name); o скорость в бодах (Baud Rate);
o количество битов (Data Bits) - 7 или 8;
oколичество стоповых битов (Stop Bits) - количество битов в конце посылки (1 или 2);
oконтроль на четность (Parity).
∙Диалог I/O Device (устройство ввода/вывода) включает следующие поля:
∙имя устройства ввода/вывода (Name);
∙номер устройства ввода/вывода (Number) - 0 - 4095;
∙адрес (Address); - протокол (Protocol) - большинство устройств поддерживает ряд протоколов, выбор которых зависит от выбранного метода связи;
∙имя порта (Port Name), обеспечивающего взаимодействие с устройством ввода/вывода.
Итак, канал связи полностью определен, и это заняло у опытного пользователя всего несколько десятков секунд (в крайнем случае, пару минут). Теперь предлагается определить переменные, подключаемые к этому каналу связи. Находясь в Citect Explorer, следует открыть папку Tags, а затем дважды щелкнуть на иконке Variable Tags. На экране появится диалог (рис.2.4.4).
Рис. 2.4.4. Диалог Variable Tags (переменная).
Для каждого переменной следует определить:
∙уникальное имя (Variable Tag Name);
∙тип данных (Data Туре);
∙имя устройства ввода-вывода (I/O Device Name);
∙адрес (Address);
∙формат данных (Format) и т. д.
Этот диалог придется заполнять для каждой переменной, нажимая каждый раз клавишу Add (добавить). Хотя информация, вводимая по каждой переменной, достаточно однотипна, при большом количестве переменных процесс будет достаточно трудоемким.
Все переменные проекта хранятся в формате DBF, и возможно непосредственное редактирование баз данных с использованием таких программных продуктов, как Microsoft Excel. Файл с базой данных Variable.dbf находится в директории \Citect\User\. Такая возможность работы с базой данных переменных позволит существенно сократить сроки разработки проекта. Фрагмент файла Variable.dbf приведен на рис. 2.4.5.
Рис. 2.4.5. Фрагмент базы данных в таблице Excel.
2.5.Подключение узлов Citect
2.5.1.Архитектура клиент – сервер
Citect ориентирован на реализацию архитектуры клиент - сервер и имеет в своем составе пять функциональных модулей (серверов или клиентов):
∙I/O - сервер ввода/вывода. Обеспечивает передачу данных между физическими устройствами ввода/вывода и другими модулями Citect.
∙Display - клиент визуализации. Обеспечивает операторский интерфейс: отображение данных, поступающих от других модулей Citect, и управление выполнением команд оператора.
∙Alarms - сервер алармов. Отслеживает данные, сравнивает их с допустимыми пределами, проверяет выполнение заданных условий и отображает алармы на соответствующем узле визуализации.
∙Trends - сервер трендов. Собирает и регистрирует трендовую информацию, позволяя отображать развитие процесса в реальном масштабе времени или в ретроспективе.
∙Reports - сервер отчетов. Генерирует отчеты по истечении определенного времени, при возникновении определенного события или по запросу оператора.
Каждый функциональный модуль Citect исполняется как отдельная задача независимо от того, исполняются ли модули на одном компьютере или на разных. Поэтому Citect позволяет строить архитектуры различной сложности. Простейшая архитектура системы Citect состоит из одного компьютера, на котором работают все модули. Очевидно, эта архитектура применима лишь для малых систем с ограниченным числом параметров.
Для средних и больших проектов (тысячи и десятки тысяч параметров) можно использовать сетевые возможности Citect. Компьютеры системы управления могут быть распределены по всему предприятию (цехам, участкам, офисам) и поставлять информацию оперативному персоналу и различным службам.
Сетевые возможности Citect допускают использование в локальной сети до 256 компьютеров. Каждый из них может играть роль Display Client. Но по меньшей мере один из этих компьютеров должен быть сервером (ввода/вывода, алармов, трендов, отчетов).
Архитектура клиент - сервер может быть представлена разнообразными вариантами: например, один компьютер может быть сервером ввода/вывода данных и сервером алармов, другой - сервером отчетов и сервером
трендов. Остальные компьютеры сети 
являются клиентами визуализации - Display Client (рис.2.5.1- слева).
File Server - компьютер с большой емкостью памяти (жесткий диск, лазерные диски) для хранения всей информации локальной сети (сервер базы данных). Для очень больших систем можно предложить вариант, в котором каждая задача обслуживается отдельным компьютером (сервер ввода/вывода, сервер тревог, сервер трендов и сервер отчетов), причем
клиентами визуализации могут быть несколько компьютеров. Пример такой системы приведен на рис. 2.5.2.
Рис. 2.5.2. Вариант сетевой архитектуры системы Citect.
Следует отметить, что для рассматриваемых архитектур можно использовать только один сервер алармов, сервер трендов и сервер отчетов. В то же время допускается использование нескольких серверов ввода/вывода (I/O Server).
2.5.2. Конфигурирование Citect-компьютеров в сети
Сетевые средства Citect построены на базе NetBIOS и поддерживаются такими сетевыми протоколами, как NetBEUI, IPX/SPX, TCP/IP. С другой стороны, Citect поддерживает все сетевые протоколы, совместимые с NetBIOS, что существенно расширяет спектр сетей, с которыми может взаимодействовать Citect. К таким сетям можно отнести
Ethernet, Arcnet, Internet, Novell Netware, LAN Manager и др.
Конфигурирование Citect-компьютеров в локальной сети, т. е. распределение клиентсерверных задач между узлами системы управления, производится с помощью системы конфигурирования компьютеров (Computer Setup Wizard), входящей в состав системы Citect.
При этом пользователю не предлагается выбор протокола для сетевого обмена. Citect по умолчанию использует протокол NetBEUI.
Запуск Computer Setup Wizard производится в Citect Explorer. Для этого следует сначала щелкнуть по строке списка проектов, а затем еще раз щелкнуть по иконке Computer Setup.
Первый диалог предлагает выбрать режим работы программы. Работа Computer Setup Wizard может производиться как в экспресс - режиме (рекомендуемые параметры ), так и в режиме выборочной установки (пользовательские параметры).
Последовательное нажатие клавиши Next (далее) открывает перед разработчиком новые диалоги, предлагая ввести необходимую информацию по конфигурированию Citectкомпьютера в сетевой архитектуре.
В этом окне определяется роль данного узла в Citect - системе: компьютер, выполняющий функции клиента и сервера, только клиента или мониторинговые функции. Здесь же надо определить, является ли компьютер сетевым или автономным.
При конфигурировании узла в сетевой архитектуре как Display Client (клиент визуализации) или Manager Client (компьютер с мониторинговыми функциями) следующие диалоги предложат разработчику определить имя сервера, к которому будет обращаться за информацией этот компьютер, имя компьютера для его идентификации в сети, а также настройки компьютера.
Если в предыдущем диалоге выбрать опцию Server and Display Client в сетевом применении, то далее будут открываться диалоги с предложениями определить этот компьютер, как сервер ввода/вывода, сервер алармов, трендов, отчетов.
Следует напомнить, что в локальной сети допускается использование нескольких серверов ввода/вывода, но только один компьютер может играть роль сервера алармов (сервера трендов или отчетов).
Если компьютер определен как сервер, ему необходимо присвоить имя. При наличии в сети другого сервера, его имя также должно быть отражено в диалоге.
Каждому из компьютеров сети следует присвоить уникальное имя для его идентификации в сети.
Таким образом, в результате проведенной работы по конфигурированию компьютеров сети для каждого из них должны быть определены следующие параметры:
∙идентификационное имя в сети;
∙сетевые функции (сервер, компьютер оператора, компьютер менеджера);
∙имя каждого сервера;
∙доступ к событиям;
∙начальные настройки.
Почти все компоненты системы управления, созданной на базе Citect, могут быть дублированы: система отображения, серверы алармов, трендов, отчетов, сервер ввода/вывода, внешние устройства ввода/вывода (PLC), сетевые кабели, сетевой сервер базы данных и т. д. В зависимости от требований по надежности, предъявляемых к компонентам системы управления, при конфигурировании Citect-компьютеров их следует определять как основные или резервные.
2.6. Сравнение коммуникационных возможностей
Что же реально сегодня предлагают потребителю Wonderware и Ci Technologies в области коммуникаций? С точки зрения протоколов обе системы поддерживают DDE и OPCобмены.
∙Для улучшения характеристик DDE-обмена компания Wonderware предлагает пакетированный DDE, называемый FastDDE и свой протокол SuiteLink, обеспечивающий максимальную производительность по сравнению с DDE, FastDDE, OPC. Компания Ci Techologies поставляет встроенные драйверы, тем самым сводятся к нулю протокольные издержки.
∙Citect-приложение может выполнять функцию не только OPC-клиента, но и OPCсервера, что расширяет возможности Citect при построении различных конфигураций проектов.